Changement climatique : les chercheurs sur la piste du méthane en Arctique
Date : 10/12/2019
Auteur : Jean-Daniel Paris, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
L'étude des flux de gaz à effet de serre dans l'Arctique nécessite des moyens de recherche conséquents. Le site instrumenté de Zackenberg, au nord-est du Groenland, mesure de manière pérenne les échanges de carbone entre cette tourbière très isolée et l'atmosphère. Le site fait partie de l'infrastructure de recherche européenne ICOS. Konsta Punkka photographer, (c) ICOS, Author provided (No reuse)
L’Arctique est sous haute surveillance depuis que des sources naturelles de méthane potentiellement importantes y ont été découvertes au cours des dernières années. Les dérèglements climatiques intensifieraient ces sources, contribuant ainsi à augmenter en retour l’effet de serre.
Une autre source de méthane – issue de l’exploitation incessante du pétrole et du gaz dans cette région et ses inévitables fuites – contribue également à une hausse des émissions.
Depuis 1750, la concentration de méthane (CH4) dans l’atmosphère mondiale a augmenté de 150 % alors que son espérance de vie dans l’atmosphère ne dépasse pas les neuf ans. Au total, le méthane est responsable d’un tiers environ de l’effet de serre actuel.
Ce gaz piège la chaleur de manière directe, en retenant le rayonnement infrarouge de la Terre, et de manière indirecte, en augmentant l’ozone et la vapeur d’eau dans la stratosphère. Il peut être formé par l’activité de certains microorganismes, par exemple dans les décharges, lors de la digestion chez les ruminants, ou encore dans les zones humides naturelles.
Il peut aussi être généré par la décomposition thermique de la matière organique dans les sédiments marins : c’est ainsi que se forme le gaz naturel.
Dans le monde le méthane émis provient à 60 % des activités humaines telles que l’exploitation des combustibles fossiles (pétrole, gaz et charbon), l’agriculture et la gestion des déchets. Les 40 % restant sont des sources naturelles (zones humides, étendues d’eau douce et sources géologiques).
Ces quinze dernières années, dans l’Arctique, on a découvert de nouvelles sources naturelles : les hydrates de méthane sous-marin, les effondrements de pergélisol ou les étranges « poches de sol ». Chacune à leur manière, ces sources sont sensibles à la température et pourraient donc, en théorie, être amplifiées par le réchauffement climatique accéléré dans l’Arctique.
Inquiétantes bulles de méthane
Des panaches importants de bulles de méthane ont été observés dans l’océan Arctique, depuis le fond jusqu’à la surface de l’eau. Ces bulles sont issues de la déstabilisation des hydrates de méthane – cristaux de glace enfermant des molécules de méthane dans leur structure – enfouis à faible profondeur.
Des études ont estimé que ces émissions peuvent atteindre jusqu’à 17 millions de tonnes de méthane par an rien qu’en mer de Sibérie orientale. Toutefois, ces chiffres semblent très excessifs au regard des données atmosphériques disponibles autour de l’Arctique. Ces émissions restent plus vraisemblablement bien inférieures à 4,5 millions de tonnes par an.
La majeure partie des hydrates de méthane reste stable, et on n’a pas détecté de libérations dramatiques de méthane sous-marin dans des conditions climatiques passées similaires au nôtre. Le réchauffement en cours des eaux arctiques pourrait néanmoins accélérer une déstabilisation des hydrates dans le futur.
Pergélisol en danger
Le dégel du pergélisol – ou permafrost en anglais – est évoqué comme une source potentiellement catastrophique. 1 600 milliards de tonnes de carbone sont stockées dans ces sols gelés, soit deux fois plus que dans l’atmosphère !
Avec le réchauffement amplifié dans l’Arctique, la fonte du pergélisol et la formation de nouveaux lacs et zones humides entraîneraient la libération progressive de ce carbone vers l’atmosphère. Les prédictions issues des modèles climatiques prédisent que le pergélisol, soumis au scénario climatique le plus pessimiste, libérera entre 57 et 102 milliards de tonnes de carbone d’ici à 2100 .
Ce carbone rejoindra l’atmosphère sous forme de CO2 (principalement) et de CH4 – sachant qu’une molécule de CO2 « réchauffe » 28 fois moins l’atmosphère qu’une molécule de méthane. Parallèlement, les forêts boréales sont amenées à s’étendre vers le nord, ce qui aurait pour effet d’augmenter l’absorption de CO2 et donc d’atténuer l’augmentation des émissions. Le bilan net n’est pas encore connu.
Aucune augmentation des émissions de méthane de ces régions n’a été détectée pour l’instant. Mais en de nombreux endroits d’Amérique du Nord et de Sibérie, l’accélération d’effondrements de terrain dans le permafrost suggère que le dégel n’est pas nécessairement un processus uniforme et progressif . Des effondrements surviennent par exemple lorsque des poches de sous-sol gorgés d’eau gelée fondent. La perte de carbone, que ce soit sous forme de CO2 ou de CH4, pourrait ainsi suivre un rythme plus rapide que ne le prévoient les modèles.
Aujourd’hui, l’Arctique contribue aux émissions de méthane principalement à travers ses zones humides (principalement des tourbières). Les zones humides sont la principale source naturelle au monde et l’Arctique représente un quart de ces émissions. Il s’agit principalement des tourbières géantes de Vasiougan en Sibérie et de la baie d’Hudson au Canada.
Les émissions des zones humides boréales représentent entre 24 et 46 millions de tonnes de CH₄ par an , ce qui est considérable. Dans les zones humides, elles varient fortement d’année en année, sous l’effet des inondations plus ou moins étendues et de températures variables, mais à ce jour n’augmentent pas significativement.
Des émissions anthropiques qui ne faiblissent pas
En revanche, les émissions issues de l’extraction d’hydrocarbures progressent. Elles sont, après les zones humides et très loin devant les hydrates de méthane, la deuxième grande source de méthane dans l’Arctique.
La région représente un quart des émissions mondiales de méthane liées à l’exploitation du pétrole et du gaz. Le gaz naturel est composé principalement de méthane, et son extraction et son transport donnent lieu à d’inévitables fuites. Du méthane est également libéré par les forages pétroliers pour des raisons de sécurité.
Or, l’Arctique possède des gisements importants dont l’exploitation, malgré le coût important de la logistique dans ces environnements extrêmes, est soutenue par la demande mondiale. La région contient entre 14 et 25 % des ressources mondiales non encore découvertes en pétrole.
En Sibérie, dans la péninsule de Yamal , 26,5 billions de mètre-cube de gaz supplémentaires et 300 millions de tonnes de pétrole sont progressivement mis en exploitation. Les pays membres du Conseil Arctique, un forum intergouvernemental qui traite les problèmes spécifiques à cette région, rapportent que leurs émissions sont de 65 millions de tonne de CH4 par an – 39 millions de tonnes si l’on exclut les États-Unis, dont l’essentiel du territoire ne concerne pas l’Arctique.
Cette source est en augmentation constante depuis 20 ans. Avec la ratification de l’accord de Paris sur le climat par la Russie le 23 septembre dernier, on peut envisager que des pistes de réduction d’émissions soient identifiées parmi les pratiques de la filière.
L’Arctique est déjà engagé dans un réchauffement climatique plus rapide que le reste de la planète, qui affecte les personnes qui y vivent et y travaillent. Les modèles climatiques y prédisent une augmentation des émissions naturelles de méthane.
Au vu des estimations actuelles, le risque d’un relargage massif et brutal de méthane paraît faible, et le scénario d’une augmentation progressive (et problématique) des émissions, plus vraisemblable. Il est donc nécessaire de mieux comprendre les conséquences à moyen terme du réchauffement de l’Arctique sur le cycle du carbone et le climat de la planète, et pour cela de maintenir les efforts d’observations engagés .
Source : Changement climatique : les chercheurs sur la piste du méthane en Arctique